3.ÜNİTE-BASINÇ

F.8.3.1. Basınç
Önerilen Süre: 10 ders saati
Konu / Kavramlar: Basınç, katı basıncını etkileyen değişkenler, sıvı basıncını etkileyen değişkenler, basıncın günlük yaşam ve teknolojideki uygulamaları
F.8.3.1.1. Katı basıncını etkileyen değişkenleri deneyerek keşfeder.
Basınç birimi olarak Pascal verilir. Matematiksel bağıntılara girilmez.
F.8.3.1.2. Sıvı basıncını etkileyen değişkenleri tahmin eder ve tahminlerini test eder.
a. Gazların da sıvılara benzer şekilde basınç uyguladıkları belirtilir. Açık hava basıncı örneklendirilir.
b. Matematiksel bağıntılara girilmez.
c. Gaz basıncını etkileyen değişkenlere girilmez.
F.8.3.1.3. Katı, sıvı ve gazların basınç özelliklerinin günlük yaşam ve teknolojideki uygulamalarına örnekler verir.
a. Sıvı basıncı ile ilgili Pascal prensibinin uygulamalarından örnekler verilir.
b. Bilimsel bilgi türü olarak ilke ve prensiplere vurgu yapılır.

KATI BASINCI

Katı bir cismin zemine yaptığı basınç;

cismin ağırlığına ve zemine değen yüzey alanına bağlıdır.

Basıncı birim yüzeye etki eden dik kuvvet olarak tanımlarız.

Basınç =Ağırlık/Yüzey alanı

  •  Yüzey alan ile basınç ters orantılıdır.
  • Yüzey alanını arttırdığımızda basınç azalır. Yüzey alanını azalttığımızda ise basınç artar.
  • Basınç ve ağırlık  doğru orantılıdır. 3G ağırlıklı cisim en fazla basınca sahiptir.

  • Tonlarca ağırlığa sahip olan fillerin ayaklarının taban alanları çok geniş olduğu için kum zemine veya toprak zemine çok batmazlar.

Günlük yaşamdan katı basıncı örnekleri;

  • Kamyon, iş makineleri gibi tonlarca ağırlıktaki araçların tekerleklerinin geniş olması basıncı azaltmak amacıyla yapılmıştır.
  • Makas veya bıçak ne kadar keskinse uygulanan sabit kuvvetten o kadar büyük basınç elde edilir.
  • Kesici aletlerin sivri uçlu yapılması basıncı büyütür.
  • Bir çiviyi düşünelim, çivinin hangi tarafı tahtaya kolay batar.Tabi ki sivri tarafı.
  • Bir bıçağı düşünelim. Bıçağın hangi tarafıyla kesme işlemi yapıyoruz.Tabiki keskin tarafı.
  • Raptiyeyi panoya batırırken sivri tarafını batırırız. Sivri olmayan
    tarafına ise kuvvet uygularız.
  • Kar yağdığı zaman normal ayakkabılarımızla karda yürümek kolay değildir. Kar ayakkabısı giyerek karda daha rahat yürüyebiliriz.
    Bunlar ve benzeri örnekler bize gösteriyor ki, basınç uygulanan kuvvete ve yüzey alana bağlıdır.

SIVI BASINCI

Sıvılar bulundukları kabın her yerine basınç uygularlar.

SIVILARIN BASINCI

  • SIVININ YOĞUNLUĞUNA (d)
  • SIVININ YÜKSEKLİĞİNE  (h)
  • ORTAMDAKİ YER ÇEKİMİ KUVVETİNE (g)  bağlıdır.

P=h.d.g

Sıvı basıncı yoğunluk,yükseklik ve yer çekimi ile doğru orantılıdır.

Yukarıdaki örnekte  sıvı yüksekliği eşit ancak yoğunluk farklı olduğu için yoğunluğu en büyük olan sıvının basıncı en büyüktür.Yani yoğunluğu 1,12 olan sıvı kap tabanına en fazla basınç uygular.

Yukarıdaki örnekte 3 kapta da su bulunmakta ancak suların yüksekliği farklıdır.Yüksekliği 2h olan kapta yükseklik en çok olduğu için basınç en büyüktür.

Önemli:Sıvı basıncı, kapta bulunan sıvının hacmine, kabın şekline ve
kabın genişliğine bağlı değildir.

Yukarıdaki kaplarda aynı yükselikte sular bulunmaktadır.Bu sıvıların basıncı birbirine eşittir.

PI = PII = PIII

Günlük yaşamdan sıvı basıncı örnekleri;

  • İtfaiye merdivenlerinde sıvı basıncı sayesinde merdiven yükselir.
  • Otomobillerde hidrolik fren sistemi sıvıların basıncı iletme özelliği ile çalışır.

GAZ BASINCI

Hava hem dünya hem de içinde bulunan bütün varlıklara, moleküllerinin ağırlığı ve hareketi nedeniyle bir kuvvet uygular. Bu kuvvetin birim yüzey alanına düşen miktarına açık hava basıncı ya da atmosfer basıncı denir.
Hava her cm2 ye yaklaşık 10 N luk kuvvet uygular.

Örneğin;Bir odayı düşünelim, odadaki camların hava basıncından dolayı kırılmamasının nedeni odanın içindeki basınç ile dış basıncın eşit olmasıdır. Eğer odanın içindeki havayı boşaltır ve içeri hava girmesini engellersek, odanın pencere camları kırılarak içeri dolar.

Gaz tanecikleri sürekli hareket halindedir. Bu nedenden dolayı gaz tanecikleri kapalı kabın duvarlarına çarparak bir basınç oluştururlar. Kapalı kaplarda gaz basıncı kabın her noktasında
aynıdır.

Kapalı kaplardaki gazın basıncı manometrelerle ölçülür.Açık hava basıncını ölçmek için ise  barometre kullanılır. Gazların
basıncından bir çok alanda yararlanırız.

  • Gazlar yüksek basınca dayanıklı çelik kaplar içerisinde
    sıvılaştırılmış olarak depolanır. İhtiyaç duyulduğunda
    bu kapların vanaları açılır. Yüksek basınçtan kurtulan
    sıvı gaz hale geçer. Hastanelerde kullanılan oksijen
    tüpleri, evlerde kullandığımız LPG ve yangın söndürme
    tüpleri buna örnektir.
  • Pipetle süt, ayran, meyve suyu içerken atmosfer ve gaz
    basıncından faydalanırız.
  • Elektrikli süpürge havayı çekerek süpürge borusunun
    ucunda düşük basınç bölgesi oluşturur. Bu bölgedeki
    toz ve küçük parçalar düşük basınç bölgesi olan süpürge
    borusunun ucuna doğru kayar ve oradan borunun içine
    geçerek süpürgedeki toz torbasına gider.

Toriçelli Deneyi
Deniz seviyesinde 0 C ta yaklaşık 1 m uzunluğundaki bir ucu kapalı cam borunun içi cıva ile doldurulur. Borunun açık ucu parmakla kapatılır ve borunun bu ucu cıva çanağına ters olarak batırılır. Parmak çekilince cıva seviyesinin bir miktar aşağı doğru düştüğü görülür.

Toriçelli deniz seviyesinde açık hava basıncını 76cmHg bulmuştur.

  • Bir cetvelle ölçüm yapıldığında civa seviyesinin 76cm olduğu görülür. Buna göre deniz seviyesinde açık hava basıncı 76 cmHg dır. Bu değer 1 atmosfer basınç denir.
  • Cıva yerine su kullanılsa idi daha büyük cam boruya ihtiyaç
    olacaktır.(10,5 m)
    Cam boruda sıvı yüksekliği;
  •  Kullanılan sıvının cinsine,
  •  Deneyin yapıldığı yere,
  •  Cam borunun içindeki gazın basıncına bağlıdır.

Cam borudaki sıvı yüksekliği,

  • Cam borunun duruş biçimine,
  • Cam borunun şekline,
  •  Cam borunun kalınlığına ya da inceliğine,
  •  Sıvı (cıva) çanağındaki sıvı miktarına bağlı değildir.

NOT:Deniz seviyesinden yükseklere çıktıkça açık hava basıncı azalır. Örneğin bir balonu deniz seviyesinde hafif şişirip dağa tırmanmaya başladığımızda,
yükseklere çıktıkça balonun şiştiği görülür. Buda bize yükseklere çıkıldıkça açık hava basıncının azaldığını gösterir

  • Magdeburg yarım küreleri olarak bilinen deneyde iki
    yarım küre birleştiriliyor.Küreler içindeki hava boşaltılıp iki küre ayrılmaya çalışılıyor. Fakat başarılı olunamıyor.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir